冷暖巨变的时代—— 古近纪

撰文｜云景

冷暖巨变的时代
—— 古近纪

撰文｜云景

古近纪(Paleogene)，旧称早第三纪，是地质年代中新生代的第一个纪，开始于同位素年龄65.5兆年±0.3兆年(Ma)，大约距今6500万年，结束于23.03兆年±0.05兆年，延续了约4247万年。古近纪属于显生宙新生代，也属于非正式的第三亚代。古近纪包括古新世、始新世、渐新世。

宇（宙）界（代）系（纪）统（世）显生宇（宙）PH新生界（代）Cz第四系（纪）Q全新统（世）Qh更新统（世）Qp新近系（纪）N上新统（世）N2中新统（世）N1古近系（纪）E渐新统（世）E3始新统（世）E2古新统（世）E1

古近纪被认为是新生代最重要的气候转折期之一，白垩纪中期至古近纪早期是显生宙典型的“温室气候”时期，古近纪中晚期开始，则转变为“冰室气候”。古近纪全球气候总体上是由暖转冷的过程，期间发生的几次显著的气候事件包括：古新世—始新世界线期间（55Ma）的极热事件（PETM）、始新世—渐新世界线期间（33.5Ma）的骤冷事件（Oi-1）和渐新世—中新世界线期间（大约23Ma）的降温事件（Mi-1）。

古新世—始新世界线期间极热事件（PETM）

55Ma发生的PETM被认为是新生代全球最热的时期，在少于一万年的时间内，深层海水温度升高了5~6℃，高纬度深海水温为10~18℃，表层水温为14~20℃，赤道地区水温在10~16℃间。PETM期间内陆高纬度地区（约北纬80°）平均气温在11℃左右，中纬度地区（北纬45°— 50°）平均气温为12~18℃，赤道地区温度上升到25℃左右。研究认为，西南太平洋区域的表层水的平均温度可达33℃，甚至更高。

PETM期间发生了全球范围的底栖大有孔虫绝灭事件，超过1/3的中层至底层水属种及部分浅层水属种遭遇绝灭。PETM期间，短暂的水体富营养化和海洋酸化使得稳定生态型的属种减少，新生态型属种迅速融入并在种群中占据主导地位，如无钙质胶结壳型有孔虫显著增加。底栖大有孔虫在始新世中期才开始逐渐复苏，且种群又转变为以钙质壳为主。浮游有孔虫种群则在一万年内呈现急速更替和辐射演化。浮游和底栖有孔虫的体型都出现了显著变化：底栖有孔虫体型急剧变小，而浮游有孔虫的体型却有增大的趋势。

另外，由于珊瑚礁对表层水温度十分敏感，PETM事件直接导致珊瑚礁钙质沉积大量减少。缺少喜热造礁生物的珊瑚礁群落逐渐在低纬度地区消失，并随温度的不断升高又逐渐失去了在中纬度地区的主导优势，直至始新世中期，珊瑚礁才再次繁盛起来。

陆生植物群落在事件期间保持了相对稳定，植被中温带针叶林占多数，事件发生后1.5Ma，植物群落以中高温被子植物增加为主要的改变。

爬行动物中的鳄龙属和哺乳动物中的近猴科在这一时期消失，伴随的是偶蹄类、奇蹄类和灵长类（APP Taxa）的首次出现并广泛分布于北半球各大洲，同时在界线时期还发育演化了矮小哺乳动物的支系。

始新世—渐新世界线期间骤冷事件（Oi-1）

南极圈最早的冰盖出现于早渐新世（大约34Ma），而Oi-1被认为与南极冰盖的形成密不可分。Oi-1期间，全球的表层海水温度明显下降，赤道附近均温仅20℃左右，两极则在2℃左右。当时的底层水温至少有3~4℃的降低，并且伴随着70米左右的海平面下降，同时有相当于现在南极冰盖85%~95%的冰量在南极海域出现。

该事件时期，热带雨林的范围大幅减小，密集的树林逐渐向开放式的森林草原过渡，这指示了当时寒冷干燥且季节性变化逐渐成熟的气候环境。在北美大陆地区，当时的植物群落由典型的亚热带类型转变为季节性强的落叶植物群落，北半球高纬度地区热带针叶-阔叶混合植被类型被以寒带松科为主的针叶林类型取代。

新生代是哺乳动物极为繁盛的时期，大部分现代哺乳动物的谱系都形成于古近纪。有蹄动物中的一些食叶动物科属（剑齿兽科、河猪科等）遭遇了绝灭，未遭遇绝灭的种属也在形态学上发生了进化，如奇蹄动物和偶蹄动物中的月齿类出现了前臼齿和半高冠齿的进化。但是在北美大陆，哺乳动物种群却未发生显著变化。

在海洋中，有孔虫分异度在始新世中期达到了新生代的最高值，但随着气候变冷及水体中养分供给的波动，中始新世热水型浮游及底栖有孔虫的灭绝速率增大，并逐渐被晚始新世冷水型的种属和早渐新世更冷的深水种属替代，使得在始新世—古新世界线附近有孔虫的分异度明显降低并发生灭绝事件。

渐新世—中新世界线期间降温事件（Mi-1）

23Ma的Mi-1是南极冰盖大扩张的时期，持续时间约为40万年。渐新世至中新世海平面变化相对稳定，南极海域晚渐新世海平面升降范围为10~40米，冰量相当于现今的15%~40%。但Mi-1期间，南极冰盖急剧扩张，相当于现今冰盖范围的120%，并伴随着约50米的海平面下降。

中渐新世晚期陆地环境中，热带和亚热带生物区范围显著缩小，海洋中温水动物群（如喜热型的硅藻）被冷水动物群所代替。另外干旱气候植被的进化也起源于古近纪。Mi-1事件前后，菊科、藜科、麻黄科、乔本科等植物科属的灌木及草本类型植被相继出现，这标志着现代植物群落开始形成。

PETM事件之后，古近纪乃至整个新生代气候开始进入漫长的降温期，并最终形成现代气候格局。古近纪降温事件被认为与全球构造运动有密切关系，其中最具代表性的构造事件包括东特提斯洋消亡、青藏高原隆起和杜雷克海峡的打开等。